Объемы земляных работ

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

 

 

ПРОКЛАДКА ПОДЗЕМНЫХ НАПОРНЫХ трубопроводов

Методические указания

к выполнению контрольной  работы по курсу

«Основы строительного дела»

для студентов направления 20.03.02 «Природообустройство и водопользование» профиль «Природообустройство»

5, 6 семестры

Саратов 2018

Задачей контрольной работы является проектирование технологии прокладки подземных напорных трубопроводов из неметаллических, чугунных и стальных труб. В соответствии с указаниями СП 31.13330.2010. для сооружения напорных трубопроводов следует, как правило, применять неметаллические (железобетонные, асбестоцементные, пластмассовые и др.) и чугунные трубы. Использование для этой цели стальных труб допустимо  при  внутренних  давлениях  в  трубопроводах  более  1,5  МПа (15 кгс/см²), а также для переходов через водные преграды и овраги.

Контрольная работа предназначена для закрепления теоретических знаний студентов специальности направления 20.03.02 «Природообустройство и водопользование» профиля «Природообустройство» по вопросам производства земляных и монтажных работ, подсчета объемов работ, прокладки подземных трубопроводов поточным методом, выбора строительных машин и механизмов, расчета трудозатрат и машиносмен в соответствии с содержанием курса «Основы строительного дела».

Контрольная работа состоит:

5 семестр - из расчетно-пояснительной записки на 15–20 страницах формата А4 и графической части, выполняемой на одном листе чертежной бумаги формата А1.

6 семестр - из расчетно-пояснительной записки на 15–20 страницах формата А4.

Все принятые решения, нормативные величины и цифры должны быть обоснованы ссылкой на справочную литературу и нормативные источники.

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Семестр

Расчетно-пояснительная записка должна содержать:

Титульный лист.

Задание на проектирование.

Реферат (пример выполнения - в приложении 3).

Содержание.

Введение.

Основная часть:

1. Производственная база строительства.

2. Подсчет объемов работ.

3. Метод производства работ.

4. Выбор строительных машин. Расчет ширины рабочей зоны.

5. Расчет затрат труда и машиносмен.

6. Технология производства работ.

7. Основные мероприятия по технике безопасности.

8. Технико-экономические показатели.

9. Материально-технические ресурсы.

Заключение (пример выполнения – приложение 4).

Список использованной литературы.

Введение

Кратко излагаются необходимость и преимущества индустриальных методов строительства подземных напорных трубопроводов с использованием заранее изготовленных сборных узлов, конструкций и деталей, их унификации и типизации, созданием широкой базы строительной индустрии.

Приводится описание полученного по заданию проектируемого объекта: материал труб, их диаметр, длина трассы, условия прокладки (городские или полевые), вид грунта, индивидуальное задание и другие данные.

 

Производственная база строительства

Описываются  разновидности заготовительных предприятий по объему выпускаемой продукции, оснащенности производства,  составу  производственных и вспомогательных цехов и помещений,  видам  выпускаемой продукции.

 

Подсчет объемов работ

Объемы работ определяются в соответствии с вариантом задания (приложение 8) и  принимаются по приложению 1, в котором процессы приведены в порядке последовательности их выполнения и параграфов ЕНиР [15, 16].

Перед началом земляных работ необходимо в городских условиях произвести вскрытие дорожного покрытия, а в полевых – срезку растительного слоя.

При вскрытии дорожного покрытия баровыми установками  необходимо определить длину прорезей.

Количество продольных проходок баровой установки при расстоянии между осями режущих цепей 0,7 м определяется по выражению (рис. 1 а):

                                                n = (b₁ + 0,2) / 1,4,                                 (1)

где  b₁ – ширина траншеи поверху, м (в городских условиях   b₁ = b).

Значение величины n округлить в большую сторону до целого числа, например, при n = 2,2 принимать n = 3. Минимальная величина n = 2.

Общая длина продольных и поперечных прорезей, м,

                                            L = n l + l (b₁ + 0,2) / 1,4,                          (2)

где  n – число продольных ходок; l – длина трассы, м.

Объём разработанного асфальтобетонного покрытия принимается

 

V_асф = (b+0.2)×l×0.2 (м³)

 

При работе в полевыхусловиях определяют объем работ, м², по срезке  растительного слоя по формуле:

                                                       S_рс =   B l,                                               (3)

где  B – ширина рабочей зоны.

Ширина рабочей зоны, м, (рис. 7) определяется по формуле:

                         B = b₁ +T + А_кр + b₀ + 1,5  ,                                  (4)

где T – зона раскладки плетей трубопровода, м; A_кр – рабочая зона монтажного механизма, м (принимается 4-6 м);  b₀ – зона складирования грунта, м.

 

Объемы земляных работ

При подсчете объемов земляных работ, выполняемых  в стесненных условиях городской застройки, рекомендуется отрывать выемки (траншеи и котлованы) с вертикальными стенками и устройством временных креплений (рис. 1 а). Для этой цели следует использовать одноковшовые экскаваторы малой производительности с вместимостью ковша не более 0,4 м³ на пневмоколесном ходу с погрузкой грунта в транспортные средства. При этом разработка грунта ведется с недобором на 0,1-0,15 м до проектной отметки дна выемки с последующей ручной зачисткой.

При проведении земляных работ в   полевых условиях   обычно отрывают траншеи с откосами (рис. 1 б) и использованием многоковшовых (цепных или роторных) экскаваторов с отсыпкой грунта в отвал.

 

а

б

 

Рисунок 1 - Поперечное сечение траншеи:

а) в городских условиях; б)  в полевых условиях:

1 – трубопровод; 2 – крепления стенок траншеи; 3 – дорожное покрытие; 4 – песчаная подушка; 5 – растительный слой

 

Для определения объемов земляных работ по устройству траншеи необходимо знать ее ширину и глубину, а также длину трассы. Минимальная ширина траншеи принимается в зависимости от диаметра труб, способа их укладки и соединения [13] по табл. 1.

а) Для городских условий (рис. 1 а):

– ширина  траншеи b принимается   по  табл.1  плюс   0,2    (толщина

креплений траншеи), м;

– глубина траншеи h (с недобором грунта 0,1 м), м,

                                     h = h₁ + D - 0,2,                                            (5)

где   h₁ – расстояние от поверхности дорожного покрытия до верха трубопровода; принимается равным глубине промерзания грунта для Саратовской   губернии   1,8 м;   0,2 -  толщина   дорожного  покрытия,  м;

тогда

                                        h = 1,8 + D – 0,2 = D + 1,6;                            (6)

– объем траншеи V, м³,

                                               V = b h l,                                                 (7)

где l – длина трассы трубопровода, м.

 

Таблица 1 - Минимальная ширина траншеи

Способ укладки	Ширина траншеи   b, м,  при способе соединения:
	сварные	раструбные	муфтовые
1. Плетями или секциями при наружном диаметре труб D  , м:       до 0,7                                      2. Отдельными трубами при наружном диаметре труб D, м:       до 0,5                 от 0,5 до 1,6                    от 1,6 до 3,5	D + 0,3 но не менее 0,7 D + 0,5 D + 0,8 D + 1,4	-     D + 0,6 D + 1,0 D + 1,4	-     D + 0,8 D + 1,2 D + 1,4

 

б)  Для полевых    условий (рис. 1 б):

- ширина   траншеи  понизу   b, м,  принимается  равной   величине, указанной в табл. 1;

- ширина траншеи поверху b₁, м,

                                    b₁ = b + 2 c = b + 2 h m,                                    (8)                          

где h – глубина траншеи, м; m – коэффициент естественного откоса грунта (табл. 2); c – горизонтальная проекция откоса, м;

 

– глубина траншеи, м,

                                       h = h₁ + D – 0,1 + 0,1 = D + h₁,                         (9)

где h₁ – расстояние от поверхности растительного слоя до верха трубопровода, м; принимается равным расчетной глубине промерзания грунта для Саратовской губернии 1,8 м, следовательно,

                                                          h = D + 1,8;                                 (10)

– объем траншеи, м³,

V_т = ((b + b₁) / 2) h  l.                         (11)

Таблица 2 - Коэффициенты естественного откоса грунтов

Вид грунтов	Коэффициент откоса m   при глубине траншеи, м, не более
	1,5	3,0
Песок	0,5	1,0
Супесь	0,25	0,67
Суглинок	0,15	0,5
Глина	0,1	0,25

 

Объемы земляных работ по устройству котлованов под колодцы, м³, определяют следующим образом  (рис. 2):

а) для  городских условий (рис. 2 а):

 

                                       V_k = (D_k + 0,2)² (h + h_з) n_k,                          (12)

 

где D_k - диаметр колодца, м; h - глубина траншеи, м; h_з  - заглубление

дна  котлована  ниже  дна  траншеи:   при  диаметре  трубопровода D  до

400 мм     h_з =  0,5 м;    при    D  св. 400 мм   h_з = 0,6 м;     n_k -  количество колодцев.

В расчетах принимаем типовые колодцы из железобетонных колец КС-20-1  наружным    диаметром D_k = 2200 мм; количество   колодцев

3  шт. на 1 км трассы трубопровода.

                          а                                                        б

Рисунок 2 - Поперечное сечение котлованов под колодцы:

а) в городских условиях; б)  в полевых условиях:

 1 – трубопровод; 2 – крепления траншеи; 3 – дорожное покрытие; 4 – растительный слой

 

б) для полевых   условий (рис. 2 б):

                V_k = ((D_k +0,2)² + b_k²)/2 h_k× n_k,                              (13)

 

где  b_k – сторона котлована поверху, м; h_k – глубина котлована, м; n_k – количество колодцев, шт.

                                    b_k = D_k + 2 h_k  m; h_k = h + h_{3 .}                          (14)

 

Из полученных объемов котлованов вычитают объемы соответствующих участков траншей. Все работы выполняются механизированным способом, кроме зачистки дна траншей, выполняемой вручную, объем которой, м³, определяется по формуле:

 

                         V_pуч. = 0,1 b l,                                        (15)

 

где 0,1 – толщина зачистки, м.

В местах соединения труб для удобства их монтажа, а также сварки, заделки и изоляции стыков устраивают приямки (рис. 3).

 

Рисунок 3 - Приямок для раструбного соединения:

1 – приямок, 2 – раструб

 

Приямки выполняют, как правило, заранее. Чтобы их стенки не обрушивались под воздействием атмосферных осадков и  из-за других причин, время между отрытием приямков и монтажом соединений должно быть ограничено. Приямки для раструбных и муфтовых соединений трубопроводов диаметром до 300 мм отрывают непосредственно перед укладкой каждой трубы; для труб диаметром более 300 мм – за один-два дня до укладки труб в траншею. Размеры приямков принимают по табл. 3.

Объем работ по устройству приямков, м³, определяют по формуле:

 

                                              V_п = l_п b_п h_п n_п,                            (16)

 

где l_п, b_п, h_п – соответственно длина, ширина и высота приямков, определяемых по табл. 3; n_п – количество приямков.

Траншеи и котлованы засыпают вручную и механизмами.

Засыпку траншей и котлованов выполняют после укладки труб на песчаное основание по заданному уклону и центрирования мест их соединения   с  целью  удержания  трубы  в  проектном  положении.  Грунт

подбивают вручную одновременно с обеих сторон трубы (рис. 4 а) на высоту ¼ диаметра трубы и затем утрамбовывают.

Трубопровод после заделки мест соединения труб присыпают грун-

том (рис. 4 б). Сначала засыпают приямки и подбивают пазухи, а затем траншею засыпают на 0,2 м выше верха стальных и чугунных трубопроводов; для трубопроводов из асбестоцементных, полиэтиленовых и керамических труб высота слоя засыпки над трубой должна составлять 0,5 м.

Таблица 3 - Размеры приямков [1, 16]

Трубы	Тип соединения	Наружный диаметр трубопровода Д0, мм	Стороны приямков, м
			длина	ширина	глубина
Стальные	Сварное	Для всех диаметров	1	Д0 + 1,2	0,7
Чугунные	Раструбное	До 326 Св. 326	0,55 1,0	Д0 + 0,5 Д0 + 0,7	0,3 0,4
Асбестоце- ментные	Муфтовое	До 325 Св. 325	0,7 0,9	Д0 + 0,5 Д0 + 0,7	0,2 0,3
Бетонные и железо- бетонные	Раструбное и муфтовое	До 640 Св. 640	1,0 1,0	Д0 + 0,5 Д0 + 1,0	0,3 0,4
Пластмас– совые	Все виды соединений	Для всех диаметров	0,6	Д0 + 0,5	0,2
Керами– ческие	Раструбное	Для всех диаметров	0,5	Д0 + 0,6	0,3

Примечание: Д₀ –наружный диаметр раструба, муфты, бетонного пояска.

 

а     б

Рисунок 4 - Подбивка (а) и присыпка (б) трубопровода грунтом

Присыпку выполняют перед испытанием трубопроводов, стыки, как правило, остаются незасыпанными. Грунт отсыпают слоями и уплотняют трамбовками.

Объем засыпки определяется: при ручной засыпке – как объем приямков, траншеи и котлованов под колодцы от дна до 0,2 м выше верха труб (для стальных и чугунных трубопроводов) и до 0,5 м (для неметаллических трубопроводов) за вычетом объемов трубопровода и колодцев.

Объемы работ по присыпке трубопроводов, м³, вручную определяют (рис. 4):

а) в   городских условиях:

 

             V_пp =  (b h_р - π D^2./ 4)  l + V_п,                           (17)

где   D – диаметр трубопровода, м; b – ширина траншеи, м; l – длина трассы, м;  h_р – высота присыпки траншеи вручную, м; принимается равной D + 0,2   для стальных и чугунных трубопроводов,  D + 0,5   для асбестоцементных, пластмассовых, железобетонных и керамических трубопроводов;

б) в полевых  условиях:

 

                        V_пp  = ((b + b₂) /2 h_р - π D²/ 4) l + V_п,              (18)

где    b₂ – ширина траншеи в месте окончания присыпки трубопровода, м;

                                             b₂ = b + 2 h_p m,                                    (19)

где m –   коэффициент естественного откоса грунта.

Объемы работ по засыпке траншей грунтом с использованием ме- ханизмов  (бульдозеров), м³, определяют (рис. 4 б) по формуле:

 

                                   V_б   = ((b₁ + b₂ ) / 2 h_б)  l,                              (20)

где b₁ – ширина траншеи поверху, м; b₂ – ширина траншеи в месте окончания присыпки вручную трубопровода, м;    h_б – высота траншеи в месте окончания присыпки вручную трубопровода, м;   l  – длина трассы, м.

Грунт   уплотняют ручными трамбовками  или электровибротрамбовками, самоходными катками и другими способами. Уплотнение начинают с краев трамбуемой площадки, постепенно передвигаясь к ее середине. Толщина уплотняемого слоя определяется видом грунта и требуемой степенью уплотнения.

В городских условиях грунт вывозится автосамосвалами, и обратная засыпка производится привозным песком. В полевых условиях траншеи засыпают грунтом с отвалом без уплотнения, но с отсыпкой по трассе трубопровода валика.

По табл. 4 определяется количество вывозимого грунта. Объем вывозимого грунта в городских условиях определяется с учетом первоначального разрыхления грунта после разработки; в полевых условиях – по остаточному разрыхлению грунта, %.

Объем разрыхленного грунта, м³,

                                  V_pаз = V(100 + P)/100,                                     (21)

где V – объем грунта в состоянии естественной плотности, м³; P  – показатель первоначального или остаточного разрыхления грунта, %,(табл. 5).

Таблица  4